步进电机的单片机有效控制模块装置

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1、摘要：本文主要介绍了基于单片机的步进电机控制系统!步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本设计采用89c52系列单片机对步进电机进行控制，对单片机控制步进电机系统的控制方式和软件设计进行了研究。关键词　步进电机单片机控制系统步距角22目录引言1一、设计任务及要求31．1设计任务

2、31．2设计要求3二、设计方案32．1键盘模块的论证32．2微机控制器模块的论证32．3电机驱动模块的论证32．4显示模块的论证3三、设计原理及实现33．1键盘原理的设计33．2单片机控制原理的设计33．3步进电机驱动L298N原理的设计33．1显示电路的原理设计33．1系统软件的设计3四、电路制作与调试44．1硬件电路板的制作44．2电路板的综合调试422五、设计结论及体会4参考文献5引言近年来，电子技术及卫星计算机的迅发展为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。在自控系统中，常常要有数字信号转换为角位移或心位移的电磁装置，步进电动机是工作

3、特点恰好符合此要求。控制系统对步进电机的控制通过步进电机驱动器来完成。因此它已经被广泛地用于自动控制系统中作为执行元件。原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，实现起来成本高、费时多，而且一旦定型后，电路就很难改动，因此不得不完全重新设计控制器。在机电一体化中，步进电机是最常用的一种执行电机，它实现了机械中的角度、位移的数字化控制，从而使机械控制的精度大大提高。现代控制技术中普遍采用的方式为开环控制和闭环控制，开环控制结构简单成本低但其精度不是太高；闭环控制可以实现高精度的控制，但

4、其结构复杂投入成本高。步进电机的出现解决了这一技术难题，它使得开环控制的精度和速度大大提高，由它组成的步进式伺服控制系统实现了数字化机械生产过程。数控机床便是这一技术的成功体现，伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。在该设计中我们选用单片机8052做为步进电机的控制器,用它来实现步进电机的空载时的正反转以及速度的控制。一、设计任务及要求1．1设计任务控制换相顺序：步进电机的通电换相顺序要严格按照步进电机的工作方式进行。也称为脉冲分配。控制步进电机的转向：通过改变通电的相序来实现。控制步进电机的转速：通过调节脉冲频率

5、来实现。1．2设计要求22初步了解步进电机的分类、工作原理，重点掌握反应式步进电机的工作特点，矩频特性以及常见的驱动电路。以8051为主控制器实现对步进电机的简单控制：电机的正转、反转、制动三种状态的任意切换；电机的加减速控制.二、设计方案与论证2．1键盘模块2．1．1采用矩阵式键盘接口技术，该接法结构相对比较复杂，占用资源少，通常用在按键数量较多的场合。如下图2.1所示：图2.12．1．2采用独立式键盘接口技术，该接法结构相对简单，但占用资源多,通常用在按键数量较少的场合。如下图2.2所示：图2.2综上分析与比较，本系统设5个按键，数量

6、少，我们选择了独立式键盘接口技术，即方案二。2．2微机控制器模块2．2．1此方案采用AT89S51八位单片机实现。它的内存较小，只有8K22字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，两个16位的定时/计算器，32个I/O口线，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，无在线下载编程功能，也无在线仿真功能。只能通过编程器烧写成为.hex为后缀名的文件。2．2．2此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大，有8K的字节Flash闪存储器,比AT89C51要多4K。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。单片机软件编

7、程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。图2.3at89S51/52引脚图综上所述与分析，该模块采用方案二，即选用AT89S52。2．3电机驱动模块2．3．1使用多个功率放大器件驱动电机通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。比如下图:图2.42．3．2使用L298N芯片驱动电机,L298N芯片可以驱动两个二相电机（如图2.522），也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方

8、便图2.5L298N芯片综上所述与分析，该模块采用方案二，即选用L298N芯片作为驱动模块2．4显示模块2．4．1采用4位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需